Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Система секреции типа VI ( T6SS ) - это молекулярная машина, используемая широким кругом грамотрицательных бактерий для транспортировки белков изнутри ( цитоплазма или цитозоль ) бактериальной клетки через клеточную оболочку в соседнюю клетку-мишень. Хотя часто сообщается, что T6SS был обнаружен в 2006 году исследователями, изучающими возбудителя холеры , Vibrio cholerae , первое исследование, демонстрирующее, что гены T6SS кодируют аппарат экспорта белка, было фактически опубликовано в 2004 году при исследовании секреции белка патогеном рыб. Edwardsiella tarda . [1] [2] [3]

С тех пор системы секреции типа VI были обнаружены в четверти всех геномов протеобактерий , включая патогены животных, растений и людей, а также почвенные, экологические или морские бактерии. [4] В то время как большинство ранних исследований секреции типа VI было сосредоточено на ее роли в патогенезе высших организмов, теперь известно, что она действует в основном в межбактериальном антагонизме. [3]

Структура и механизм [ править ]

Белок системы секреции типа VI, Burkholderia pseudomallei .

Считается, что T6SS напоминает перевернутый фаг, выходящий наружу от поверхности бактериальной клетки. Он состоит из 14 белков, которые собираются в три субкомплекса: фаговый хвостовидный каналец, фагоподобную структуру, подобную базовой пластинке, и мембранный комплекс, охватывающий клеточную оболочку. Эти три подкомплекса работают вместе, чтобы транспортировать белки через оболочку бактериальной клетки в целевую клетку посредством сократительного механизма [5]

Структура секреторной системы VI типа

Хвост фага [ править ]

Фаговый хвостообразный компонент T6SS представляет собой динамическую трубчатую структуру, которая подвергается циклам сборки и разборки. Он может иметь длину до 600 нм и был визуализирован на электронных микрофотографиях, простираясь через бактериальную цитоплазму. [6] Канальцы состоят из повторяющихся единиц белков TssA и TssB (VipA / VipB), расположенных в виде оболочки вокруг трубки, построенной из уложенных друг на друга гексамерных колец совместно регулируемого белка гемолизина (Hcp). [7] [8] На кончике пробирки с Hcp находится тример шипообразного белка VgrG хвоста фага, который, в свою очередь, блокируется белком, содержащим заостренный домен PAAR. [9]Считается, что сокращение оболочки продвигает трубку Hcp, VgrG и ассоциированные субстраты за пределы бактериальной клетки, где шип VgrG / PAAR облегчает проникновение через мембрану соседней клетки. Структура канальца разрушается под действием разрушающего АТФ белка ClpV, который находится в основании канальца. [8]

Опорная плита [ править ]

Фаговый хвостовидный каналец T6SS собирается по структуре, аналогичной базовым пластинам бактериофага. Он состоит из белков TssE, TssF, TssG и TssK. Базовая пластинка и комплекс, подобный фаговому хвосту, взаимодействуют в бактериальной цитоплазме, а затем рекрутируются в клеточную оболочку мембранным комплексом. [5]

Мембрана [ править ]

Мембранный комплекс T6SS отвечает за прикрепление аппарата к клеточной мембране и обеспечивает канал, по которому субстраты продвигаются за счет сокращения канальца, похожего на хвост фага. [5] Этот большой (1,7 мД) комплекс образован из 10 взаимодействующих единиц гетеротримеров, содержащих TssJ, TssM и TssL. Считается, что он простирается от внутренней мембраны до внешней мембраны оболочки грамотрицательных бактериальных клеток, образуя канал, который открывается и закрывается с помощью уникального механизма, подобного радужной оболочке. [10]

Распознавание субстрата [ править ]

В отличие от субстратов других систем секреции (таких как общий секреторный путь или системы секреции III и IV), субстраты T6SS, как известно, не обладают какими-либо универсально идентифицируемыми характеристиками. Вместо этого они распознаются и отбираются для секреции через один из двух структурных компонентов аппарата. Один класс субстратов связывается в порах гексамера Hcp. [11] Поскольку субстраты нестабильны в отсутствие этого взаимодействия, считается, что комплексы субстрат-Hcp секретируются вместе, а не Hcp, служащий пассивным канальцем, через который проходят субстраты. Члены второго класса субстратов нацелены на секрецию посредством взаимодействия с шипообразным белком фагового хвоста VgrG. Эти субстраты часто представляют собой модульные белки, такие как токсины Rhs., которые обладают доменом PAAR для взаимодействия с VgrG на одном конце. [12] Также есть случаи, когда VgrG и субстрат являются частью одного и того же белка. [ необходима цитата ]

Антиэукариотические [ править ]

Хотя предковая функция T6SS, по-видимому, нацелена на бактерии, было идентифицировано несколько систем, которые эволюционировали для нацеливания на эукариотические клетки. В общем, эти системы нацеливания на эукариот участвуют в возникновении болезней. Например, внутриклеточный патоген Francisella tularensis требует активности T6SS для выхода из фагосом и репликации в цитоплазме макрофагов. [13] Механизм, с помощью которого секретируемые белки способствуют вирулентности F. tularensis, до сих пор неизвестен. T6SS холерного вибриона выполняет двойную роль, будучи способным воздействовать как на бактериальные, так и на эукариотические клетки. [14]По крайней мере, один субстрат, который он секретирует, специализируется на нацеливании на эукариотические клетки, функционируя путем перекрестного связывания белка цитоскелета с актином. [15] Burkholderia pseudomallei и Edwardsiella tarda - два других организма, которые обладают T6SS, предназначенным для нацеливания на эукариот. T6SS возбудителя растений Xanthomonas citri защищает его от хищной амебы Dictyostelium discoideum . [16]

Антибактериальный [ править ]

Антибактериальный механизм P. aeruginosa . P. aeruginosa обладают самоиммунитетом к собственным эффекторным токсинам: белки Tsi связывают и стабилизируют токсины Tse, предотвращая старение клеток и лизис клеточной стенки пептидогликана.

Широкий спектр грам-отрицательных бактерий , как было показано, обладают антибактериальной T6SSs, в том числе и условно - патогенных микроорганизмов , таких как синегнойной палочки , [17] облигатными видов синантропных, обитающие кишечник человека ( Bacteroides SPP.), [18] и растений-ассоциированных бактерий , таких как Agrobacterium tumefaciens . [19] Эти системы проявляют антибактериальную активность за счет функции секретируемых ими субстратов. [3]Все охарактеризованные белки T6SS, нацеленные на бактерии, действуют как токсины, убивая или предотвращая рост клеток-мишеней. Механизмы токсичности субстратов T6SS по отношению к клеткам-мишеням разнообразны, но обычно включают нацеливание на высококонсервативные бактериальные структуры, включая деградацию клеточной стенки за счет активности амидазы или гликогидролазы, разрушение клеточных мембран за счет активности липазы или образования пор, расщепление ДНК. , и деградация основного метаболита НАД +. [3] [20] T6SS-положительные виды бактерий предотвращают опосредованную T6SS интоксикацию собственных и родственных клеток за счет выработки белков иммунитета, специфичных для каждого секретируемого токсина. Белки иммунитета функционируют путем связывания с белками токсина, часто в их активном центре, тем самым блокируя их активность.[21] [3]

Регламент [ править ]

Система GacS / RSM [ править ]

Некоторые исследования посвящены регулированию T6SS с помощью двухкомпонентных систем . У P. aeruginosa было замечено, что двухкомпонентная система GacS / Rsm участвует в регуляции системы секреции типа VI. Эта система регулирует экспрессию малых регуляторных молекул РНК Rsm , а также участвует в образовании биопленок . При стимуляции пути GacS / Rsm увеличение количества молекул Rsm приводит к ингибированию мРНК-связывающего белка RsmA. RsmA представляет собой ингибитор трансляции, который связывается с последовательностями рядом с сайтом связывания рибосомы для экспрессии гена T6SS. Этот уровень регуляции также наблюдается у P. fluorescens и P. syringae . [22][23]

Проверка кворума [ править ]

Существуют различные примеры, в которых определение кворума регулирует T6SS. В исследованиях T6SS Vibrio cholerae было замечено, что серотип О37 имеет высокую экспрессию гена vas . Серотипы O139 и O1, с другой стороны, демонстрируют противоположное, с заметно низкой экспрессией гена vas . Было высказано предположение, что различия в экспрессии объясняются различиями в уровнях восприятия кворума. У холерного вибриона сигналы аутоиндуктора-1 (AI-1) обнаруживаются LuxQ, сенсорной киназой . LuxQ активирует LuxU, который затем действует на LuxO, ДНК-связывающий белок, который подавляет экспрессию гена HapR . Считается, что HapR делеции LuxO привели к сильной индукции vasэкспрессия гена и, следовательно, экспрессия T6SS, демонстрируя, что T6SS в той или иной форме регулируется посредством определения кворума. [24] Однако штаммы O1 с делециями LuxO все еще имели относительно покоящийся T6SS по сравнению со штаммом O37, что позволяет предположить, что в этом участвуют и дополнительные факторы. [25]

См. Также [ править ]

  • Проверка кворума
  • Секреция
  • Двухкомпонентная система регулирования

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Rao PS, Yamada Y, Tan YP, Leung KY (2004). «Использование протеомики для определения новых детерминант вирулентности, необходимых для патогенеза Edwardsiella tarda» . Mol Microbiol . 53 (2): 573–86. DOI : 10.1111 / j.1365-2958.2004.04123.x . PMID  15228535 .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  2. ^ Hood RD, Петерсон SB, Mougous JD (март 2017). «От вычеркивания к поразительному золоту: обнаружение, что секреция типа VI нацелена на бактерии» . Клеточный хозяин и микроб . 21 (3): 286–289. DOI : 10.1016 / j.chom.2017.02.001 . PMC 6404758 . PMID 28279332 .  
  3. ^ a b c d e Russell AB, Peterson SB, Mougous JD (февраль 2014 г.). «Эффекторы системы секреции типа VI: яды с целью» . Обзоры природы. Микробиология . 12 (2): 137–48. DOI : 10.1038 / nrmicro3185 . PMC 4256078 . PMID 24384601 .  
  4. ^ Бойер F, G Fichant, Berthod J, Vandenbrouck Y, Attree I (март 2009). «Вскрытие системы секреции бактерий типа VI с помощью анализа in silico в масштабе всего генома: что можно узнать из имеющихся ресурсов генома микробов?» . BMC Genomics . 10 (104): 104. DOI : 10.1186 / 1471-2164-10-104 . PMC 2660368 . PMID 19284603 .  
  5. ^ a b c Cianfanelli FR, Monlezun L, Coulthurst SJ (январь 2016 г.). «Цель, нагрузка, огонь: система секреции типа VI, бактериальное нанооружие». Тенденции в микробиологии . 24 (1): 51–62. DOI : 10.1016 / j.tim.2015.10.005 . PMID 26549582 . 
  6. ^ Basler M, Pilhofer M, Henderson GP, Jensen GJ, Mekalanos JJ (февраль 2012). «Секреция типа VI требует динамической сократительной структуры фагового хвоста» . Природа . 483 (7388): 182–6. DOI : 10,1038 / природа10846 . PMC 3527127 . PMID 22367545 .  
  7. ↑ Brunet YR, Hénin J, Celia H, Cascales E (март 2014 г.). «Секреция типа VI и хвостовые трубки бактериофага имеют общий путь сборки» . EMBO Reports . 15 (3): 315–21. DOI : 10.1002 / embr.201337936 . PMC 3989698 . PMID 24488256 .  
  8. ^ a b Bönemann G, Pietrosiuk A, Diemand A, Zentgraf H, Mogk A (февраль 2009 г.). «Ремоделирование канальцев VipA / VipB с помощью ClpV-опосредованной нити является критическим для секреции белка типа VI» . Журнал EMBO . 28 (4): 315–25. DOI : 10.1038 / emboj.2008.269 . PMC 2646146 . PMID 19131969 .  
  9. ^ Bönemann G, Pietrosiuk A, Diemand A, Zentgraf H, Mogk A (февраль 2009). «Ремоделирование канальцев VipA / VipB с помощью ClpV-опосредованной нити является критическим для секреции белка типа VI» . Журнал EMBO . 28 (4): 315–25. DOI : 10.1038 / emboj.2008.269 . PMC 2646146 . PMID 19131969 .  
  10. ^ Durand E, Nguyen VS, Zoued A, Logger L, Péhau-Arnaudet G, Aschtgen MS, Spinelli S, Desmyter A, Bardiaux B, Dujeancourt A, Roussel A, Cambillau C, Cascales E, Fronzes R (июль 2015 г.). «Биогенез и структура комплекса ядра мембраны секреции VI типа» . Природа . 523 (7562): 555–60. DOI : 10,1038 / природа14667 . PMID 26200339 . 
  11. ^ Silverman JM, Agnello DM, Чжэн H, Эндрюс BT, Li M, Catalano CE, Гонен T, Mougous JD (сентябрь 2013). «Корегулируемый белок гемолизина является экспортируемым рецептором и шапероном субстратов секреции типа VI» . Молекулярная клетка . 51 (5): 584–93. DOI : 10.1016 / j.molcel.2013.07.025 . PMC 3844553 . PMID 23954347 .  
  12. ^ Шнейдер М.М., Buth С.А., Ho BT, Basler M, Mekalanos JJ, Leiman PG (август 2013). «Белки с PAAR-повторами обостряют и разнообразят спайк системы секреции типа VI» . Природа . 500 (7462): 350–353. DOI : 10,1038 / природа12453 . PMC 3792578 . PMID 23925114 .  
  13. ^ Nano FE, Schmerk C (июнь 2007). «Остров патогенности Францизеллы». Летопись Нью-Йоркской академии наук . 1105 : 122–37. DOI : 10.1196 / annals.1409.000 . PMID 17395722 . 
  14. Перейти ↑ Dong TG, Ho BT, Yoder-Himes DR, Mekalanos JJ (февраль 2013 г.). «Идентификация T6SS-зависимых эффекторных белков и белков иммунитета с помощью Tn-seq в Vibrio cholerae » . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (7): 2623–8. DOI : 10.1073 / pnas.1222783110 . PMC 3574944 . PMID 23362380 .  ,
  15. ^ Pukatzki S, Ма AT, Revel AT, Sturtevant D, Mekalanos JJ (сентябрь 2007). «Система секреции типа VI перемещает шипообразный белок фагового хвоста в клетки-мишени, где он перекрестно связывает актин» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (39): 15508–13. DOI : 10.1073 / pnas.0706532104 . PMC 2000545 . PMID 17873062 .  ,
  16. ^ Байер-Сантос Е., Лима Л.Д., Сесети Л.М., Ратагами С.Ю., де Сантана Е.С., да Силва А.М., Фарах С.С., Альварес-Мартинес CE (апрель 2018 г.). « Xanthomonas citri T6SS опосредует устойчивость к хищничеству Dictyostelium и регулируется σ-фактором ECF и родственной киназой Ser / Thr». Экологическая микробиология . 20 (4): 1562–1575. DOI : 10.1111 / 1462-2920.14085 . PMID 29488354 . 
  17. ^ Гуда РД, Синг Р, Хсу Р, Güvener Т, Карл М., Тринидад Р. Р., Сильвермэн Ю.М., Ohlson ВВ, Хикс КГ, Plemel RL, Ли М, Шварц S, Ван WY, Merz AJ, Goodlett ДР, Mougous JD (январь 2010). «Система секреции типа VI Pseudomonas aeruginosa направляет токсин на бактерии» . Клеточный хозяин и микроб . 7 (1): 25–37. DOI : 10.1016 / j.chom.2009.12.007 . PMC 2831478 . PMID 20114026 .  
  18. ^ Russell AB, Wexler AG, Harding BN, Whitney JC, Bohn AJ, Goo YA, Tran BQ, Barry NA, Zheng H, Peterson SB, Chou S, Gonen T, Goodlett DR, Goodman AL, Mougous JD (август 2014 г.). «Связанный с секрецией тип VI путь у Bacteroidetes опосредует межбактериальный антагонизм» . Клеточный хозяин и микроб . 16 (2): 227–236. DOI : 10.1016 / j.chom.2014.07.007 . PMC 4136423 . PMID 25070807 .  
  19. ^ Ма Л.С., Хашани А, Лин JS, Filloux А, Лай ЭМ (июль 2014). « Agrobacterium tumefaciens использует суперсемейство эффекторов ДНКазы секреции типа VI в качестве оружия для межбактериальной конкуренции у растений» . Клеточный хозяин и микроб . 16 (1): 94–104. DOI : 10.1016 / j.chom.2014.06.002 . PMC 4096383 . PMID 24981331 .  
  20. ↑ Whitney JC, Quentin D, Sawai S, LeRoux M, Harding BN, Ledvina HE, Tran BQ, Robinson H, Goo YA, Goodlett DR, Raunser S, Mougous JD (октябрь 2015 г.). «Межбактериальный токсин NAD (P) (+) гликогидролазы требует фактора элонгации Tu для доставки к клеткам-мишеням» . Cell . 163 (3): 607–19. DOI : 10.1016 / j.cell.2015.09.027 . PMC 4624332 . PMID 26456113 .  
  21. ^ Ho BT, Dong TG, Mekalanos JJ (январь 2014). «Взгляд на убийство: система секреции бактерий типа VI» . Клеточный хозяин и микроб . 15 (1): 9–21. DOI : 10.1016 / j.chom.2013.11.008 . PMC 3936019 . PMID 24332978 .  
  22. ^ Mougous JD, манжета ME, Raunser S, Шен А, Чжоу М Гиффорд CA, Goodman AL, Joachimiak G, Ordoñez CL, Lory S, T Вальц, Joachimiak A, Mekalanos JJ (июнь 2006). «Локус вирулентности Pseudomonas aeruginosa кодирует аппарат секреции белка» . Наука . 312 (5779): 1526–30. DOI : 10.1126 / science.1128393 . PMC 2800167 . PMID 16763151 .  
  23. ↑ Records AR, Gross DC (июль 2010 г.). «Сенсорные киназы RetS и LadS регулируют факторы секреции и вирулентности Pseudomonas syringae типа VI» . Журнал бактериологии . 192 (14): 3584–96. DOI : 10.1128 / JB.00114-10 . PMC 2897360 . PMID 20472799 .  
  24. ↑ Records AR, Gross DC (июль 2010 г.). «Сенсорные киназы RetS и LadS регулируют факторы секреции и вирулентности Pseudomonas syringae типа VI» . Журнал бактериологии . 192 (14): 3584–96. DOI : 10.1128 / JB.00114-10 . PMC 2897360 . PMID 20472799 .  
  25. ^ Silverman JM, Брюне YR, Cascales E, Mougous JD (2012). «Строение и регуляция системы секреции типа VI» . Ежегодный обзор микробиологии . 66 : 453–72. DOI : 10.1146 / annurev-micro-121809-151619 . PMC 3595004 . PMID 22746332 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • Cell Press: контрнаступление секреции типа VI во время бактериальных межклеточных взаимодействий